光通信与网络传输.pdf

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1、光通信与网络传输光纤在医学照明上的应用朱云青，江源，陈莉，殷志东（南京玻璃纤维研究设计院，南京 210012）提要：介绍了多组分玻璃光纤、石英光纤和聚合物光纤在医学照明上的应用，现今医学上应用的光纤传光束以多组分玻璃光纤为主，传光束直径多在 0.50-6mm 之间，光纤传光束能将光直接引入到需要照明观察或诊断部位，具有体积小、操作方便和冷光照明的特点，典型的光纤传光束照明应用包括内窥镜、五官科用检查镜和手术用光纤照明镜等，光纤在医学上的应用解决了传统医疗器械的照明问题，使医用器械的性能得到很大改善和提高。关键词：光纤；多组分玻璃光纤；石英光纤；聚合物光纤；医学；照明中图分类号：TN248.1文

2、献标识码：A文章编号：0253-2743（2005）04-0066-03Application of optical fiber to medical illuminationZHU Yun-qing，JIANG Yuan，CHEN Li，YIN Zhi-dong（Nanjing Fiberglass Research and Design Institute，Nanjing 210012，China）Abstract：Applications of multi-component glass fiber，silica fiber and polymer optical fiber to me

3、dical illumination are introduced.Now optical light-guiding bundle applied in medical is the most of multi-component glass fiber.The diameter of optical light-guiding bundle is between 0.50mm and 6mm.It canstraightly conduct light to the position where illumination and observation or diagnosis are n

4、eed.It is provided with the features of little volume，convenient opera-tion and cold light.The typical illuminative application of optical light-guiding bundle contains endoscope，facial features inspector，surgical optical fiber lightingapparatus.Application of optical fiber in the medicine has solve

5、d the illuminative questions of medical instrument and has improved and increased the features ofmedical instrument.Key words：optical fiber；multi-component glass fiber；silica fiber；polymer optical fiber；medicine；illumination收稿日期：2004-11-05基金项目：国 家 自 然 科 学 委 员 会 联 合 资 助 基 金 项 目 资 助，编 号50333040作者简介：朱云

6、青（1975-），男，最高学历本科，工程师，在南京玻璃纤维研究设计院从事玻璃光纤的研究开发工作，已发表 5 篇文章并获得 4 个专利授权。1引言传统的医疗照明采用的是灯泡，其缺点是光有阴影、亮度不足和操作不便，而采用光纤传光束可将光直接引入到需要观察或治疗部位，光纤照明具有体积小、操作方便和冷光照明的特点，光纤传光束直径多在 0.50-6mm 之间，其长度视操作要求而确定，长度多在 20-5000mm 之间，典型的有牙科照明器、纤维导光头灯、光纤手术床灯、脑外科光纤照明器、耳鼻喉眼科等用的传光束，它改变了传统器械的照明问题，同时改善和提高了这些器械的性能和品质。光纤在医学照明上的应用多是以传光

7、束的形式应用的，光纤传光束用光纤为多组分玻璃光纤、石英光纤和聚合物光纤 POF；光纤传光束通常是由多根光纤集束而成，外加保护套管，两端根据使用要求选用光纤端套，光纤端面经光学抛光制作而成，不管光纤传光束输入或输出端面采取何种光纤排列形式，其输入和输出端面面积相等。现今在医学照明上以多组分玻璃光纤传光束为主，它通常是由数百根至数千根多组分玻璃光纤组成的，单根光纤直径为 50m，通光截面直径多在 0.5-3mm 之间，其光谱应用范围从近紫外光到近红外光的范围内，可广泛用于医疗、电力、光学、工业自动化和军事等领域，多组分玻璃光纤在医学照明上的应用是指光通过多组分玻璃光纤到达患处，确保医生检查和治疗时

8、的照明，以保证医生正确诊治，多组分玻璃光纤照明器械主要有内窥镜、五官科检查镜和外科手术用照明器等。非通信石英光纤在医学照明上的应用最主要特点是其在紫外光、可见光及近红外区域有很高的透光率，因而它最大的优势是用在距离略长的医学照明或对光照度有更高要求或者对光纤直径有更严格要求的医学照明场所，石英光纤在医学上的应用大多是医疗诊断和激光治疗，在医学照明上应用相对而言要少一些。对于聚合物光纤 POF 而言，聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA 芯 POF 在可见光范围内具有较高的透光率，在-40-70 温度范围内正常使用，直接选用单根粗直径 POF 制作传光束，价格低廉，它在医学照明上的应用正在扩展，如可将侧面

9、发光 POF 用于医疗设备中，实现线照明和平面光照明，如显微镜生物试样照明等1，2。2光纤在医学照明上的应用光纤传光束能使远离光源的地方得到照明或者获得需要的光，具有传光和传感的功能，光纤在医学照明上的应用包括纤维导光头灯、光纤手术床灯、脑外科光纤照明器等以及眼科、耳鼻喉科、内窥镜类器械用光纤，这类光纤主要起着各种强度的冷光照明作用，它极大地改变传统器械的照明问题，使器械的性能、品质得到很大改善和提高。2.1内窥镜内窥镜是用来观察人体内部器官，并对其处理的一种医疗设备，内窥镜具有高清晰度的观察性、得心应手的操作性和安全洗涤性的特点，在医疗领域应用很广，这包括胃用纤维内窥镜、上消化道纤维内窥镜、

10、胆道纤维内窥镜、小肠纤维内窥镜、咽喉纤维内窥镜、十二指肠纤维内窥镜和结肠纤维内窥镜等。内窥镜主要由机械系统和光学系统组成，其中光学系统包括传光系统和传像系统，其传光系统主要由多组分玻璃光纤或石英光纤构成，内窥镜用多组分玻璃光纤一般有三种形式，参见如下表。内窥镜传像系统主要用来采集身体器官图像，便于医生进行医学诊断，实际上纤维内窥镜在医学上的应用包括照明和诊断双重作用。表 1内窥镜的导光元件形式规格/mm护套管功能透光率/%直型传光束S-4.5 1800-2000硅胶管内衬单簧管有效将冷光传至内窥镜口50内窥镜传光束S-0.9-2.5 1300-2500硅胶管能在狭小空间自由传输光到检查端45-

11、50锥棒2.5-4.5 10-20铜套解决大小通光径的耦合 80另一方面随着现代科学技术的发展和医学上的要求，各种类型的腔内窥镜已经广泛地应用于临床，其中血管内窥镜是一种新型的医疗仪器，它可以进入血管内，观测血管内狭窄的腔轮廓以及鉴别病变组织，还可与激光治疗系统相结合，引导治疗激光的方向及确定治疗剂量，形成全光学智能化治疗系统。利用石英传像光纤组成的血管内窥镜是一种微型光纤图像传输系统，它包括传光系统和传像系统，如下图所示，血管内窥镜与其它腔内窥镜相比，其尺寸要小得多，用于冠状动脉镜检的血管内窥镜直径仅为 1 2.4mm，用于周围血管镜检的内窥镜直径一般小于 3mm，而且还要求有足够的视场角、

12、景深和分辨率。图 1微型光纤图像传输系统的结构示意图66激光杂志 2005 年第 26 卷第 4 期LASER JOURNAL（Vol.26.No.4.2005）聚焦棒透镜、高分辨率的石英传像光纤和数值孔径较大而尺寸较小的传光光纤组成图像系统，其整体指标可满足血管内窥镜图像传输系统的要求。传光系统的照明光纤不仅要求其直径尽量小，还应有较高的数值孔径，才能达到较高的耦合效率，进而提高成像视场的光照度，该系统采用的照明光纤由多根石英光纤组成，均匀地排列在传像光纤的周围3，这种石英光纤用作传光束的最大优点是在可见光区各个波长皆有较好的均匀一致的透光率，以=632.8nm 为例，其传输损耗不大于 0.

13、12dB/m，因此单个像素的透光率很高，如不考虑端面反射损失，则每米的透光率高达 96%-99%以上，显然光纤越长，光纤低损耗的特性就越突出：而石英传像光纤最大特点之一是其使用长度可达数十米以上，因而其传光束长度相应较长，选用石英光纤作为传光束较为合适。2.2五官科用检查镜传统的手术照明用无影灯或白炽灯等对口腔深部手术照明效果较差，光线常常受到手术者和助手的头部和手的阻挡，影响手术操作。现今五官科的检查器械如探针、刮治器等装有多组分玻璃光纤，光就能通过器械达到不易达到人体的耳内、喉咙、鼻孔深处和眼睛边角等地方，具有照度均匀、无投影等特点，方便检查治疗，这种医疗器械更适用于野外战地，易于对病员或

14、伤员进行治疗或抢救，另外口腔内照明亦要求不产生阴影，且病人咽部照明要求具有 10000lx 的照度，五官科用光纤检查镜包括耳镜、鼻镜、喉镜和眼睛手术器等。光纤口镜也由三部分组成，由接头、光纤束、口镜头三部分组成，其口镜头是在直的照明探头上装上一个拨插式的口镜头（用普通牙科口镜头改制而成），300mm 工作距离处光照度1200lx：300mm 工作距离处光斑直径 10-100 mm 连续可调，光纤束全长大于 1500mm，光纤直径 5mm4。喉镜和眼睛检查器示意图参见图 2a 和图 2b。图 2a喉镜示意图图 2b眼睛检查器示意图由上图不难看出，五官科检查镜的导光元件从出光端看有两种形式，一种是

15、环形，如耳镜和眼睛检查器的导光元件；另一种是圆形，如喉镜和鼻镜的导光元件。五官科检查镜的照明装置除了可用冷光源照明外，还可用便携式照明装置，其发出的光照度高，足以满足照明需要。多组分玻璃光纤也用于光纤牙科拨针，但这种光纤牙科拨针在长时间使用后，由于多组分玻璃光纤毛细现象，在光纤端面上会有血渍，而使反射光偏红，影响医生诊断，若用聚合物光纤 POF 可弥补这样的缺陷，因为玻璃光纤传光束是由多根直径为 50m 的多组分玻璃光纤单丝集束组成，单丝与单丝之间存在间隙，具有毛细现象，而用聚合物光纤 POF 则仅用一根就可，因其直径可达 3mm，不存在毛细现象，采用POF 用于光纤牙科拨针中更为合适，其示意

16、图 3 如下。图 3牙科用光纤拨针2.3外科手术用光纤照明器外科手术照明必须无阴影且为冷光照明，多组分玻璃光纤的照明具有这一特征，常见的有头灯、床灯5、深部照明器、手术显微镜和光纤手套等。2.3.1光纤手术床灯光纤手术床灯是由插板、光纤束和光学镜头系统组成，其中插板通过夹具安装在手术床的导轨上，高度可调节，而光纤束的出射端可安装光学镜头系统，光学镜头由两组透镜和一可调光阑组成，其作用是将光纤束的输出发散光汇聚成光斑直径大小连续可调、亮度均匀的照明光束，其出射端也可安装成直形和弯形两种深部光学照明探头，这种探头可根据需要作局部的深部照明；光纤束外扩套可选用金属灯具软管，它具有自支承作用，将光学镜

17、头停放在空间的任意位置上且光斑连续可调，而且光线柔和均匀，对医生眼睛无刺激，实现完全冷光照明，被照部位无发热干燥现象，照明方向由医生直接调整，照明探头及光纤传光束均可以用浸泡、熏蒸等方法消毒4。2.3.2光纤头灯光纤头灯和床灯的差别在于头灯可直接戴在医生头上，而床灯则固定在手术台上，其示意图如下。图 4光纤头灯示意图多组分玻璃光纤头灯与床灯性能基本一致，参见如下表。表 2头灯与床灯的对照名称规格/mm护套管照明灯泡光斑直径*/mm光照度/lx头灯S-5 2200硅胶管12V 100W65/10-12012000床灯S-5 1500自锁管+包塑管12V 100W10-12015000*光斑离光纤

18、出射端距离为 300mm。2.3.3光纤口内深部照明器光纤口内深部照明器是由接头、光纤束、硬管三部分组成，接头即为连接冷光源的部分，插入冷光源插孔后由螺帽固定，光纤束外面多套有不锈钢软管或塑料管，而硬管由不锈钢管制成，由手柄和弯曲成 145角的照明探头组成，其技术指标如下：距离照射面 30mm 处光照度 1200 lx，口内深部照明器长度1500mm，硬管部直径 4mm，照明灯泡 12V 75W。光纤口内深部照明器可应用于口腔颌面外科门诊和手术室，主要用于拔除上、下颌面埋伏阻生牙与多生牙以及后牙断根取根术，手术时接上冷光源，调好照明亮度，把经酒精或新洁尔灭浸泡消毒的照明探头直接置入口内，即能获

19、得令人满意的手术区照明效果。即使在没有无影灯的情况下，仅用光纤照明器就能达到良好的照明效果，特别是在做口咽部的手术时（如咽在形术）更是以往任何一种照明器械所无法比拟的，提高了手术的精度，缩短了手术时间。（1）若取口腔前部的断根，可把光线直接照向牙槽窝，后牙的低位断根，不能直视取出者可将光线照到口镜上，经口镜反光后即能看清整个牙槽窝底部：（2）若在取上颌窦的断根时，可把照明探头直接置入上颌窦内，这样手术视野非常清晰，大大地缩短了取断根术的时间。（3）在取后牙断根时，如无护士配合，可应用光纤口镜照明，效果也同样良好。口腔颌面外科门诊和手术室用作照明的辅助光源，也适合于农村、边远山区和战时抢救伤员时

20、应用，光亮度由配套的冷光源调节4。2.3.4深度光纤照明器深度照明器是一种多用途的高亮度医用照明器械，除了光纤口内深部照明器外，还有适用于脑外科、胸外科、妇产科和五官科等检查和手术的深部照明，其性能指标及示意图 5 如下。图 5深度照明器示意图表 3深度照明器导光元件通光口径/mm外径/mm长度/mm护套管透光率/%0.5-2.51.9-4.51700PVC45-50深度光纤照明器可配合手术显微镜进行手术，手术显微镜中的导光元件有两种：一种不受空间限制，使用直线型多组分玻璃光纤传光束，如眼科手术显微镜；另一种是受空间限制使用环型传光束，通过环型光束中孔可以进行观察或治76激光杂志 2005 年

21、第 26 卷第 4 期LASER JOURNAL（Vol.26.No.4.2005）疗，如阴道镜和乙状结肠镜。2.3.5光纤手术拉钩为了达到手术照明的无影效果，通常在手术时使用的拉钩上装有微型光纤束，通常规格 S-0.5-2.01700mm，见下图6。表 4手术显微镜使用的导光元件外型规格/mm空间限制情况护套管透光率/%直型传光束6-8 940-2200无不锈钢软管或硅胶管内衬单簧管50-55环型传光束6-8 20-50环孔能通过显微镜镜头无无图 6微型光纤拉钩图 7新型 POF 手术拉钩为了彻底解决手术照明的无影问题，两位芬兰研究者在20 世纪 90 年代发明了光纤照明手术手套，它是由两层

22、硅胶手套组成，在手套中间的食指、中指、无名指部位装上多组分玻璃光纤，实现手指端头发光，它填补了手术中因部位不同而存在有阴影的“死角”，使得手术质量大大提高。但在照明时，光斑小且不均匀，为消除这种缺陷，最近国外 Lmitex 公司设计了一种新型拉钩，如图 7，同光纤黄疸治疗仪一样，在光纤垫片上、下装有漫反射层会使照明效果更佳，新型拉钩的主要发光体是 POF 组成，它是利用 POF 的弯曲变形来破坏光的全反射达到侧面发光的目的。3结语现今医学上的光纤传光束以多组分玻璃光纤为主，石英光纤传光束从紫外光、可见光至红外光皆有较优异的传输性能，更适合于较长传光束或紫外光或近红外光的传输，聚合物光纤 POF

23、 在医学上的应用有扩展之势；光纤传光束能使远离光源的地方得到照明或者获得需要的光，并将光直接引入到需要照明观察或诊断部位，具有体积小、操作方便和冷光照明的特点，具有传光和传感的功能，传光束直径多在 0.50-6mm 之间，典型的光纤传光束的照明应用包括内窥镜，五官科用检查镜如耳镜、牙科照明器和鼻镜，手术用光纤照明镜如口内深部照明器、纤维导光头灯、光纤手术床灯和手术显微镜、阴道镜和乙状结肠镜，光纤在医学上的应用改变了传统器械的照明问题，使医用器械的性能、品质得到很大改善和提高。参 考 文 献1 张耀明等.玻璃纤维与矿物棉全书 M.北京：化学工业出版社，2000.840-859.2 刘德森等.纤维

24、光学 M.北京：科学出版社，1987.141-151.3 房芳，林美荣，李英杰等.微型光纤图像传输系统的设计与研究J.光学学报，2000，20（5）：654-658.4 陶震江，董文才，张荫谷，宋存明.三种纤维光学照明器械的研制及在口腔颌面外科临床的应用 J.口腔医学，1995，15（3）：156-157.5 凌根华.光导纤维及其在口腔医学上的应用 J.中国医疗，2002，（6）：48-50.激光医学与医学ISO9000 在护理临床实习教学管理中的运用体会廖建梅，刘开元（第三军医大学第一附属医院，重庆400038）1强调“以护生为中心”ISO9000 中的提法是“以顾客为关注焦点”。在护理临床

25、实习教学工作中则是以护生为中心。因为我们充分认识到护理临床实习教学工作是一种服务，护生为其服务对象。因此，要全面强调护生的主体地位，理解并努力争取满足护生现实的和潜在的需求，并努力超越其期望，以真正赢得她们的满意和信任。为了充分体现以护生为中心，我们制定了护生对临床带教的满意度、临床实习带教合格率两项护理临床实习教学管理质量目标。其中护生对临床带教的满意度最能直接体现护生的需求和期望。由护理部直接发放调查表，保证调查结果全面、客观公正，直观地反映临床带教质量的状况，为持续质量改进提供努力的方向，从而促进临床实习质量的提高。两年多来，我院护生对临床带教满意度从实施 ISO9000 前的 90.5

26、%逐渐上升到99.1%。另外，为了全面了解护生对临床实习教学工作各层面的满意情况，我院还规定每季度根据不同层次召开护生座谈会，听取护生对医院临床实习教学管理的反馈意见、总结阶段实习工作情况等，从不同角度详细了解临床“教”与“学”的基本情况，以扬长避短，提高教学质量。2实施“过程控制”一个组织的质量管理体系是通过对各种过程进行管理来实现的。没有实行 ISO9000 前，在护理临床实习教学活动中，虽然有各种管理规范，但由于没有建立一套完整、科学、合理的质量管理体系，部分临床实习教学活动缺乏控制，不能完全满足护生的需求。实行ISO9000 后，我们按质量管理体系文件要求，加强了过程控制，使影响护理临

27、床实习教学质量的管理及人的因素处于受控状态，并努力确保临床实习教学的每一个环节都能得到有效控制。首先，我院进一步健全了护理临床实习教学质量控制体系，建立了护理部科室护士长 教学组长三级临床实习教学质控网。规定护理部每季度对各科临床实习教学工作进行全面检查与评价，科室护士长每月对本科室临床实习教学工作进行检查、评估，教学组长每周检查、每轮总结科室临床实习教学工作质量。在建立三级质控网的同时，特别注重发挥护理部教学助理员对临床实习教学过程的监控作用，要求教学助理员每日进行巡查，从带教老师资格条件、为人师表情况、带教方式、实习计划落实、护生掌握护理知识情况等方面进行检查记录。其次，我们重视每季度的护

28、生座谈会及教学组长座谈会，从临床“教”与“学”的不同角度详细了解临床实习教学过程。对发现的缺陷或问题，均采用 PDCA 循环管理程序进行分析改进，从而使临床实习教学过程得以及时有效的控制。3坚持“持续质量改进”为了保证护理临床实习教学质量得到持续改进。我们结合本院特点，制定了护理临床实习教学质量检查标准、教学差错及教学事故判定标准。在实施质量管理的过程中，我们严格按照标准，通过管理评审、内部审核、护理临床实习教学过程的监控、自查自评、护生对临床带教满意度调查、护生座谈会、教学组长座谈会等途径，全方位地了解护理临床实习教学质量状况，及时发现临床实习教学过程的不合格，不断寻找持续改进的机会。一旦发

29、现临床实习教学不合格，由检查部门（质量管理办公室、护理部）开出 纠正、预防措施报告，由科室护士长分析不合格原因，制定纠正、预防措施，再由检查部门督促、检查、验证措施的实施。若验证不合格则需重新制定措施，重新进行纠正或预防活动，使整个不合格的控制过程，形成一个完整的闭环。临床实习教学不合格的控制，绝不仅仅在于对不合格的纠正，更重要的是能举一反三，积极采取预防措施，杜绝类似问题的再次发生，从而使临床实习教学质量得到持续改进。同时持续质量改进的机会不仅限于已发生或潜在的不合格，它还要求组织对所有过程的有效性，质量目标的达标率和业绩在统计、分析中持续寻找改进机会1。因此，我们分析了过去两年护理临床实习教学质量目标的达标情况，其中护生对临床带教满意度持续高于制定标准。在今年管理评审时，我们准备提高这项质量目标的达标率。参 考 文 献1 李玮.ISO9001 标准在护理质量管理中的运用 J.护理管理杂志，2004，4（1）：24-25.86激光杂志 2005 年第 26 卷第 4 期LASER JOURNAL（Vol.26.No.4.2005）